02 ไมโครคอนโทรลเลอร์ Esp8266

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 1 หน่วยที่ 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รุ่นESP-12E สารทูลสาเพรช็ ทรคลู มขาเพช็ รคมขา วิทยวิทายลาลัยยั เเททคคนิคนปคิ ัตตปาตันี ตานี

เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ 2 หน่วยที่ 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E บทที่ 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่นESP-12E และ NodeMCU DEVKIT V1.0 สาระการเรยี นรู้ 1. โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 2. โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12-E 3. บอรด์ NodeMCU DEVKIT V1.0 สมรรถนะประจาหนว่ ย 1. แสดงความรู้เก่ียวกับโครงสร้างและสว่ นประกอบโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ESP8266 รุ่นESP-12E 2. แสดงความรูเ้ กยี่ วกบั โครงสร้างและส่วนประกอบของบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. อธบิ ายโครงสร้างทว่ั ไปโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 ได้ 2. อธิบายโครงสรา้ งโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่นESP-12E ไดถ้ ูกต้อง 3. อธบิ ายโครงสรา้ งของบอรด์ NodeMCU DEVKIT V1.0ได้ถกู ตอ้ ง 4. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่าง NodeMCU DEVKIT V1.0 กับ โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุน่ ESP-12E ได้ถูกตอ้ ง สารทูล เพ็ชรคมขา วิทยาลยั เทคนคิ ปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ 3 หนว่ ยที่ 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รุ่นESP-12E 1. โครงสรา้ งทวั่ ไปของโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 เป็นแผงวงจรขนาดเล็กที่ติดต้ังชิพ ระบบคอมพิวเตอร์เบอร์ ESP8266 โดยภายในชิพไอซีนั้น ไม่มีพื้นท่ีหน่วยความจาโปรแกรมแบบแฟลช (flash memory) ในตัว ทา จาเป็นต้องต่อชิพไอซีหน่วยความจาโปรแกรมแบบแฟลชไว้ภายนอก (external flash memory) เพื่อใช้ใน การเก็บชุดคาส่ังโปรแกรม ผู้ผลิตได้ติดต้ังชิพทั้งสองไว้บนแผ่นวงจรพิมพ์ขนาดเล็กอันเดียวกันเชื่อมต่อชิพท้ัง สองเข้าด้วยกัน ในรูปแบบการส่ือสารอนุกรมแบบ SPI (Serial Peripheral Interface) คุณสมบัติเด่นของชิพ ESP8266 คือได้ผนวกวงจรเสริมสาหรับการเช่ือมต่อ WiFi ท่ีมาพร้อมกับ Full TCP/IP Stack สามารถ ตอบสนองความต้องการของยุค Internet of Things จึงทาให้ได้รับความนิยมนามาพัฒนากันอย่างแพร่หลาย เรียกแผ่นวงจรพิมพ์ขนาดเล็กนี้ว่าโมดูล (Module) ต่อขาออกมาเพ่ือให้ใช้งาน และจาหน่ายในรูปแบบโมดูล ไมโครคอนโทรลเลอร์ ภาพที่ 2.1 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่นต่างๆ ท่มี า : https://fu.lnwfile.com/_/fu/_raw/zz/tc/z4.jpg โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 ออกแบบให้ทางานที่แรงดันไฟฟ้า 3.3V - 3.6V การนาไปใช้ งานร่วมกับเซ็นเซอร์ต่างๆ ท่ีใช้แรงดัน 5V นักพัฒนาจาเป็นต้องใช้วงจรแบ่งแรงดันไฟเล้ียงโมดูลเพื่อช่วย ป้องกันไม่ให้โมดูลพังเสียหาย กระแสท่ีโมดูลใช้งานสูงสุดคือ 200mA ความถ่ีคริสตอล 40MHz ทาให้เมื่อ สารทูล เพ็ชรคมขา วิทยาลัยเทคนิคปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 4 หนว่ ยท่ี 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รุน่ ESP-12E นาไปใช้งานกับอุปกรณ์ท่ีมีทางานรวดเร็วตามความถ่ี เช่น จอ LCD ส่งผลให้สามารถแสดงผลข้อมูลทาได้ รวดเร็วกวา่ ไมโครคอนโทรลเลอร์ตวั อืน่ 1.1 ขาใชง้ านของโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 ผู้ผลิตได้พัฒนาออกมาหลายรุ่น ให้สามารถเลือกใช้ตาม ความตอ้ งการ ขาใช้งานจะมลี กั ษณะคลา้ ยคลึงกัน โดยสามารถแบ่งได้ดังนี้ - VCC เป็นขาสาหรับจ่ายไฟเข้าเพอื่ ใหโ้ มดลู ทางาน รองรับแรงดันไฟกระแสตรง 3.3V - 3.6V - GND ขากราวนด์ ตอ่ ไฟ 0V - Reset ปกตติ อ่ กับไฟ VCC ผา่ นตัวตา้ นทาน pull up เมอ่ื ต้องการรเี ซต ใหต้ อ่ ขานกี้ บั GND - CH_PD (หรือ EN) เป็นขาที่ต้องต่อเข้า VCC ผ่านตัวต้านทาน pull up เพื่อให้โมดูลสามารถ ทางานได้ ขาน้ีสามารถใช้ขานร้ี เี ซตโมดลู ไดเ้ ช่นกนั หากไมต่ ่อไฟ VCC โมดูลจะไม่ทางาน - GPIO เป็นขาดิจิตอลอินพุต / เอาตพ์ ุต ทางานท่ีแรงดัน 3.3V - GPIO15 เป็นขาทตี่ อ้ งต่อลง GND เท่านน้ั เพื่อให้โมดูลทางานได้ - GPIO0 เป็นขาใช้สาหรับเลือกโหมดทางาน หากนาขาน้ีลง GND จะเข้าโหมดโปรแกรม หากลอย ไว้ หรือนาเข้าไฟ VCC จะเขา้ โหมดการทางานปกติ - ADC เป็นขารับสัญญาณอนาล็อก รับแรงดันได้สูงสุดท่ี 1V ความละเอียดท่ี 10bit หรือ 1024 หากนาไปใชง้ านกับแรงดันทสี่ ูงกว่าตอ้ งต่อตวั ตา้ นทานชว่ ยลดแรงดนั เชน่ วงจรแบง่ แรงดนั 2. โครงสรา้ งโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่นESP-12E สายอากาศ ไมโครสตรปิ RST 1 ESP-12-E Series LED บนโมดลู ตอ่ ขา GPIO2 ADC 2 9 10 11 12 13 14 EN 3 22 TXD0 GPIO16 4 21 RXD0 GPIO14 5 20 GPIO5 GPIO12 6 19 GPIO4 GPIO13 7 18 GPIO0 VCC 8 17 GPIO2 16 GPIO15 15 GND จุดตอ่ ขาใช้งาน SCLK MOSI GPIO10 GPIO9 MISO CS0 ภาพที่ 2.2 ภาพร่างการจัดเรยี งขาโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12E ที่มา https://smartsolutions4home.com/wp-content/uploads/ESP-12E.jpg สารทูล เพ็ชรคมขา วทิ ยาลยั เทคนิคปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ 5 หนว่ ยท่ี 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12E ใช้ชิพ ESP8266 เป็นตัวหลักในการประมวลผลมี คณุ สมบัตดิ งั นี้ - ไมโครโปรเซสเซอร์ Xtensa Single-core 32-bit L106 ประมวลผลคาสงั่ แบบ RISC - ความเร็วการเชื่อมตอ่ WiFi สงู สุด 72.2 Mbps - มาตรฐานการเช่ือมตอ่ WiFi 802.11 b/g/n (2.4 GHz) - รูปแบบความปลอดภยั WiFi WPA/WPA2 - ขาเอาต์พุต-อินพุต แบบดจิ ติ อล (GPIO ) 17 ขา - วงจร ADC 10-Bit จานวน 1 ขา รองรบั แรงดนั 0-1100mV - มีชุดกาเนิดสัญญาณนาฬิกา บนโมดลู - ชุดวงจรส่อื สาร SPI/I2C/I2S/UART จานวน 2/1/2/2 - โหมดWiFi Station/SoftAP/SoftAP+Station/P2P - ความจุแรม (SRAM) 80KB - ความจุพ้ืนทโ่ี ปรแกรมแบบแฟลช (Flash) 4 Mbytes - โปรโตคอลในการเชื่อมตอ่ เครอื ขา่ ย IPv4, TCP/UDP/HTTP/MQTT - รปู แบบการสื่อสาร UART/SDIO/SPI/I2C/I2S/IR Remote Control - ความทนทานอุณหภูมิ –40°C ~ 125°C - รองรับแรงดนั ใชง้ าน 2.5V ~ 3.6V - ทางานทกี่ ระแส เฉล่ีย: 80 mA - มี LED มาบนโมดูล 1 ดวง ตอ่ เช่อื มไว้กับขา GPIO2 2.1 โครงสรา้ งขาใชง้ าน และการจดั เรยี งขาภายนอก โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12E มีการจัดเรียงขาไว้ด้านรอบข้าง 3 ด้าน เป็นแบบ หน้าสัมผัสมีรู จานวน 22 ขา เหมาะสาหรับการนาไปจับยึดลงแผงวงจร(PCB) ในลักษณะแปะติด(ลักษณะ เดียวกับการจับยึดแบบขาชิพ SMD) หรือสามารถใช้ Pin Header Connector (พินก้างปลา) ตัวผู้ใส่ในรูแล้ว บัดกรี เพื่อนาไปใช้กบั Prototype board (Breadboard) ขาใชง้ านสามารถแบง่ เป็นกลุ่ม ดังน้ี - กลมุ่ ขา Power - กลมุ่ ขาควบคุมโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ - กลุ่มขา ADC - กล่มุ ขา Digital IO - กลมุ่ ขาส่ือสารอนุกรมและอนิ เตอร์เฟส - กลุ่มขาสัญญาณPWM สารทูล เพ็ชรคมขา วิทยาลัยเทคนิคปัตตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 6 หนว่ ยท่ี 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266ร่นุ ESP-12E ภาพท่ี 2.2 ตาแหน่งขาโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุน่ ESP-12E ท่มี า: งานวจิ ัย Sistem Monitoring Suhu Generator Solar berbasis Web โดย Prasetyo, Willes Ingget สารทลู เพช็ รคมขา วทิ ยาลัยเทคนิคปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 7 หน่วยท่ี 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E หมายเลข ชอื่ ขา คาอธิบาย 1 RST รีเซต็ โมดูล 2 ADC รบั สัญญาณอนาลอก พสิ ยั แรงดนั 0-1v ,ขนาด10 บติ แปลงเปน็ ดจิ ิตอล 0-1024 3 ENABLE เปิดใชง้ านชิพ แบบ Active HIGH 4 GPIO16 อนิ พตุ -เอาต์พุต ดจิ ติ อลหมายเลข16 / เข้าสู่โหมด wake up (กลบั มาทางานใหมอ่ ีกครงั้ ) ออก จากโหมด deep sleep 5 GPIO14 อนิ พุต-เอาต์พตุ ดจิ ติ อลหมายเลข14/สัญญาณนาฬิกาสือ่ สารอนุกรมSPI (HSPI_CLK) 6 GPIO12 อนิ พุต-เอาต์พุต ดิจิตอลหมายเลข12 / ขาส่ือสารอนกุ รมแบบSPI (HSPI_MISO) 7 GPIO13 อินพตุ -เอาต์พุต ดิจติ อลหมายเลข13 / ส่ือสารอนุกรมSPI (HSPI_MOSI) / ส่อื สารอนุกรมแบบ UART0_CTS 8 VCC ไฟเลยี้ ง 3.3V (VDD) 9 CS0 เลอื กชพิ (Chip selection) / เชือ่ มตอ่ SD Card 10 MISO การส่ือสารอนุกรมแบบSPI สาหรับรับขอ้ มลู จาก Slave / เช่ือมตอ่ SD Card 11 GPIO9 อนิ พตุ -เอาต์พุต ดจิ ิตอลหมายเลข9 / เชอื่ มต่อ SD Card 12 GPIO10 อินพุต-เอาต์พุต ดิจติ อลหมายเลข10 / เช่ือมต่อ SD Card 13 MOSI การสือ่ สารอนุกรมแบบSPI สาหรับส่งข้อมูลจาก Master ไปยัง Slave / เชอ่ื มต่อ SD Card 14 SDCLK สญั ญาณนาฬิกา การสื่อสารแบบ SPI(SCLK) / เชอ่ื มต่อ SD Card 15 GND กราวนด์ 16 GPIO15 อนิ พุต-เอาต์พตุ ดิจติ อลหมายเลข15 / MTDO/สื่อสารอนุกรมSPI (HSPICS) / สื่อสารอนุกรม แบบ UART0_RTS 17 GPIO2 อนิ พุต-เอาต์พุต ดิจติ อลหมายเลข2/ขาส่ือสารอนกุ รมแบบUART1_TXD/LEDบนโมดูล 18 GPIO0 อินพตุ -เอาต์พุต ดจิ ิตอลหมายเลข0 / เข้าโหมด Flash Boot Mode(ใชร้ ว่ มกบั รเี ซ็ต) 19 GPIO4 อินพุต-เอาต์พุต ดจิ ิตอลหมายเลข4/ สอ่ื สารแบบ I2C เป็น SDA 20 GPIO5 อินพตุ -เอาต์พุต ดิจติ อลหมายเลข5/ สอื่ สารแบบ I2C เปน็ SCL 21 RXD ขาสื่อสารอนุกรมแบบUART0_RXD; อนิ พุต-เอาต์พุต ดจิ ิตอลหมายเลข3 22 TXD ขาสือ่ สารอนุกรมแบบUART0_TXD; อนิ พตุ -เอาต์พุต ดิจติ อลหมายเลข1 เม่ือเราซื้อไมโครคอนโทรลเลอร์แบบโมดูล(Module) มาแล้ว ผู้พัฒนาจาเป็นต้องต่อวงจร อเิ ล็กทรอนกิ สพ์ ้ืนฐานเพม่ิ เตมิ ดงั น้ี 1. ชุดวงจรภาคจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง (Power Supply) ทาหน้าท่ีจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้มีความ เหมาะสมตามคณุ ลักษณะท่ีของผู้ผลิตไดก้ าหนดไว้ 2. วงจรรีเซ็ต (Reset) เพ่ือใช้ในการบังคับให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เริ่มทางานใหม่โดยที่ไม่ต้องปลด แหล่งจ่ายไฟ ประกอบด้วย สวติ ชก์ ดติดปล่อยดับ และตวั ตา้ นทาน 3. วงจรเปดิ การทางาน (Chip enable) เพือ่ อนุญาตใหโ้ มดลู เขา้ สกู่ ารสภาวะแอคทีฟ 4. กรณอี พั โหลดชุดคาส่งั หรือส่ือสารอนกุ รม ผ่าน USB ตอ้ งตอ่ วงจรแปลงเป็น Serial สารทูล เพ็ชรคมขา วทิ ยาลัยเทคนิคปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 หน่วยท่ี 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E 3. บอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 และโครงสร้างของบอรด์ เป็นบอรด์ พร้อมใช้สาหรับพัฒนาโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รนุ่ ESP-12E ใชช้ ่ือทางการว่า NodeMCU DEVKIT V1.0 หรอื อาจจะเรียกชอ่ื ตามคานยิ มในท้องตลาดวา่ NodeMCU V2 โดยในเอกสารเลม่ นี้จะเรียกตามชื่อที่ใช้เป็นทางการ บอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 สามารถลดภาระในการต่อวงจร อิเล็กทรอนิกส์พ้ืนฐานสาหรับใช้งานและการอัพโหลดชุดคาส่ังไปยังโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ นักพัฒนา สามารถสั่งอัพโหลดชุดคาสั่งที่เขียนไปเก็บยังหน่วยความจาโปรแกรมบนโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ผ่าน ขั้วต่อสายไมโครยูเอสบี มีแอลอีดีเชื่อมกับขาGPIO16 (ชื่อขาแสดงบอร์ด NodeMCUคือD0) เพื่อทดสอบ ลอจิกอย่างง่ายได้ มีปุ่มกดรีเซ็ต(RST) และปุ่มแฟลช(FLASH) สาหรับควบคุมการอัพโหลดเฟิร์มแวร์ และมี วงจรรักษาระดับแรงดันเพ่ือจ่ายให้โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12E ผู้พัฒนาสามารถนา บอร์ด NodeMCU ไปเช่ือมต่อวงจรฮาร์ดแวร์ประยุกต์ใช้ภายนอกเฉพาะงาน (Peripheral circuit) ท่ี ออกแบบไว้ได้ โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ไอซี Voltage Regulator 3.3V ESP-12E ปมุ่ ควบคุมการอัพโหลดเฟริ ์มแวร์ Micro USB Port ปมุ่ รีเซต็ สายอากาศ 2.4 GHz On BoardUSB to USART Converter LED ขา GPIO16 (D0) ภาพท่ี 2.3 โครงสร้างบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 สารทลู เพช็ รคมขา วิทยาลัยเทคนิคปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 9 หนว่ ยท่ี 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E การนาบอรด์ NodeMCU DEVKIT V1.0 ไปประยุกตใ์ ชง้ าน อาทิเช่น - งานต้นแบบ การควบคุมอปุ กรณ์ บนระบบ IoT - การใชง้ านกับเครอื่ งใช้ไฟฟ้าที่ต้องการพลังงานจากแบตเตอรี่ ใช้กาลงั ไฟตา่ - งานควบคุมผา่ นเครอื ขา่ ยคอมพิวเตอร์ - งานควบคุมการตดิ ต่ออนิ พตุ เอาต์พุต ผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ไร้สาย Wi-Fi 3.1 ขอ้ มูลสาคญั เชิงเทคนิคของบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 3.1.1 ใช้โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุน่ ESP-12E 3.1.2 มชี ิพ Flash Memoryความจุ 4MBytes 3.1.3 สามารถเสยี บขาลงบนเบรดบอรด์ ได้ มชี ่องเหลือดา้ นข้างทาให้สะดวกในการต่อวงจร ประยกุ ต์ (Peripheral circuit) ทดลองสาหรบั งานต้นแบบ 3.1.4 มีวงจรควบคุมแรงดัน3.3V(@800mA max.) บนบอร์ดมีไอซีควบคุมการจ่าย กระแสไฟฟ้า 3.1.5 ตดิ ตง้ั ชพิ CP2102 ทาหนา้ ทเ่ี ปน็ สว่ นเชอื่ มตอ่ USB-to- USART 3.1.6 มีขาสาหรบั ส่ือสารรปู แบบ SPI สาหรับต่อกบั การ์ด SD 3.1.7 มีขา GPIO3/RXD0และ GPIO1/TXD0ทตี่ อ่ กับขา TXD และ RXD ของชิพ CP2102 ตามลาดับ 3.1.8 มขี า GPIO13/UART0_CTSและ GPIO15/UART0_RTS 3.1.9 ใช้คอนเนกเตอร์แบบ micro-USB สาหรับจ่ายแรงดันไฟเล้ียง (VUSB) เท่ากับ +5V และสาหรับดาวน์โหลดเฟริ ์มแวร์ (แรงดัน VUSB ต่อผ่าน Schottky Diode 1N5819 ไปยงั VDD5V) 3.1.10 สามารถจ่ายแรงดันไฟเลี้ยง 4.5 - 9 โวลต์(สูงสุด10 โวลต์) จากภายนอกได้ โดยต่อ เขา้ ทข่ี า Vin 3.1.11 มีปุ่มกด RST (รีเซตการทางาน) และ ปมุ่ กดFlash (สาหรบั โปรแกรมเฟริ ม์ แวรใ์ หม)่ 3.1.12 ขา A0 รับอินพุตแรงดันแบบอนาล็อก 0V-3.3V สาหรับวงจร ADC (ขนาด 10 บิต) มีวงจรแบ่งแรงดันด้วยตัวต้านทาน 100k / 220k สาหรับปรับลดแรงดันให้เหมาะสมกับชิพ ESP8266 (ให้อยู่ ในชว่ ง 0V..1V) 3.1.13 ขนาดของบอรด์ กว้าง 2.54 ซม. X ยาว 4.83 ซม. 3.1.14 แต่ละขาสามารถขับกระแสได้ 15 mA 3.1.15 การใช้งานปกตทิ ีอ่ ณุ หภูมิระหวา่ ง -40℃ ～ ＋125℃ กล่มุ ผ้พู ฒั นาบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 ได้เปิดเผย Schematic บอรด์ NodeMCU DEVKIT V1 เพื่อให้ผ้ทู ส่ี นใจสามารถนาไปใชใ้ นการทาความเขา้ ใจ ตรวจสอบวงจรหรือสามารถนาไปต่อวงจรใช้งานเองได้ ดังแสดงในภาพที่ 2.3 และ ภาพท่ี 2.4 สารทูล เพ็ชรคมขา วิทยาลัยเทคนิคปัตตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 10 หน่วยท่ี 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266ร่นุ ESP-12E ภาพที่ 2.3 Schematic USB to UART และ ESP-12 CORE บนบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 ที่มา https://image.easyeda.com/histories/a09a2bbbc7e849d38bcd3ec4e3198a61.png สารทูล เพ็ชรคมขา วิทยาลยั เทคนคิ ปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 11 หน่วยท่ี 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266ร่นุ ESP-12E POWER (Vin) POWER (USB) ภาพท่ี 2.4 Schematic ADC POWER ปุ่มKEY และ ขาIO บนบอรด์ NodeMCU DEVKIT V1.0 ทีม่ า https://image.easyeda.com/histories/a09a2bbbc7e849d38bcd3ec4e3198a61.png สารทลู เพ็ชรคมขา วิทยาลัยเทคนิคปัตตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 12 หนว่ ยที่ 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รุ่นESP-12E 3.2 การจัดขาของบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 และความสมั พนั ธ์กับโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E ตวั บอรด์ จัดเรยี งขาพิน ขนานกัน 2 ดา้ น ด้านละ15 ขา โดยสามารถจดั แบง่ เป็น กลมุ่ ขาสว่ นหนึ่ง ที่ได้เชื่อมโยงตรงขามาจากโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12-E ซ่ึงในที่น้ีและอีกส่วนหน่ึงเป็น กลุ่มขาจัดการแรงดัน ขารีเซ็ต และขาเปิดการทางาน (Chip enable) และได้ตั้งชื่อขาของบอร์ดเพ่ือใหง้ ่ายต่อ การรับรขู้ องนักพฒั นาโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ภาพที่ 2.5 แสดงกลุ่มขาทเ่ี ช่ือมโยงมาจากโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุน่ ESP-12E สารทลู เพช็ รคมขา วทิ ยาลัยเทคนคิ ปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 13 หน่วยที่ 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รุ่นESP-12E 3.3 ขาใช้งานตา่ งๆ ของบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 บอรด์ NodeMCU DEVKIT V1.0 มีขาใหต้ ่อใช้งานทั้งหมด 30 ขา สาหรับเช่ือมต่อวงจรฮารด์ แวร์ ประยุกตใ์ ช้ภายนอกเฉพาะงาน (Peripheral circuit) ท่ีออกแบบไว้ โดยสามารถแบง่ กล่มุ ของขาดงั นี้ ภาพท่ี 2.6 แสดงขากลมุ่ ของขาใชง้ านบอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 ที่มา https://lastminuteengineers.com/esp8266-nodemcu-arduino-tutorial/ กลุ่มขา Power : มี 4 ขา ได้แก่ขา Vin 1 ขา และมีขา 3.3V 3ขา สามารถใช้แหล่งจ่ายไฟจาก ภายนอกขนาด 4.5-9 โวลต์ต่อเข้าขา VIN เพื่อป้อนแหล่งจ่ายไฟให้กับ ESP8266 และอุปกรณ์ต่อพ่วงได้ โดยตรง และขา 3.3V เป็นเอาท์พุทของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนบอร์ด ขาเหลา่ นีส้ ามารถใช้เพื่อจ่ายพลังงาน ใหก้ บั ส่วนประกอบภายนอกไดเ้ ช่นกนั กลมุ่ ขา I2C : สาหรบั เชอ่ื มต่อเซน็ เซอร์ท่สี ื่อสาร I2C และอุปกรณ์ตอ่ พว่ งทุกประเภทที่รองรบั ท้ัง I2C Master และ I2C Slave สามารถใช้ฟังก์ชนั อนิ เทอร์เฟซ I2C ได้โดยทางโปรแกรมและความถ่สี ญั ญาณนาฬิกา คอื 100 kHz ทสี่ งู สุด ควรสงั เกตว่าความถีส่ ัญญาณนาฬกิ า I2C ควรสูงกว่าความถส่ี ัญญาณนาฬิกาท่ชี ้าทสี่ ดุ ของ อปุ กรณส์ ลาฟ สารทลู เพช็ รคมขา วิทยาลัยเทคนิคปัตตานี

เอกสารประกอบการสอนวชิ าไมโครคอนโทรลเลอร์ 14 หน่วยท่ี 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266ร่นุ ESP-12E กลุม่ ขา GPIO : มีขา GPIO 17 ขา โดยแต่ละขาสามารถกาหนดให้ทางานเป็นฟังกช์ ่ันตา่ ง ๆเพ่มิ เติม ได้ เชน่ I2C, I2S, UART, PWM, รโี มทคอนโทรล IR, ไฟ LED และปมุ่ โดยการควบคมุ ผา่ นดว้ ยชดุ คาสัง่ ได้ ขา GPIO ที่เปิดใช้งานแบบดิจิตอลแต่ละตัว สามารถกาหนดให้เปิดใช้งานตัวต้านทานแบบ pull-up และตัว ต้านทานแบบ pull-down ภายใน หรอื ตั้งค่าเป็นอิมพแี ดนซส์ ูงได้ เม่ือกาหนดค่าเป็นอินพตุ สามารถตง้ั ค่าเป็น edge-trigger หรอื level-trigger เพื่อสร้างการขดั จังหวะของ CPU ได้ กลุ่มขา ADC : ได้ผนวกวงจรADC (Analog to Digital Converter) ชนิดรูปแบบSAR(Successive approximation register) ท่ีความละเอียด 10 บิต สามารถใช้งานการทดสอบแรงดันไฟฟ้าของขาพิน VDD3.3V และใชง้ านการทดสอบแรงดนั อนิ พุททข่ี า TOUT แตต่ ้องเลอื กให้ทางานเพียงฟังกช์ น่ั เดยี วไม่สามารถ ใช้งานพร้อมกันได้ กลุ่มขา UART : มีอินเตอร์เฟสของ UART มาให้ 2 ตัว ได้แก่ UART0 และ UART1 ซึ่งเป็นการ สื่อสารอนุกรมแบบอะซิงโครนัส (RS232 และ RS485) มีความเร็วในการส่ือสารได้สูงสุดถึง 4.5 Mbps UART0 ประกอบด้วยTXD0, RXD0, RST0 และ CTS0 เหมาะกับการประยุกต์กับงานควบคุมแบบสื่อสารการ ควบคุมของเหลว ส่วน UART1 (ขา TXD1) มีเพียงสัญญาณการส่งข้อมูลเท่าน้ันโดยปกติจะใช้สาหรับแสดงค่า log กลุ่มขา SPI : มี2 ตัว ได้แก่ SPI และ HSPI ใช้งานในโหมด สลาฟ(slave)และมาสเตอร์(master) กลมุ่ ขาSPI สนับสนนุ คุณสมบตั ิ SPI พ้นื ฐานท่ัวไปต่อไปน้ี  รองรบั โหมดจบั เวลา 4 โหมดสาหรับการถา่ ยโอนรูปแบบ SPI  รองรับความถมี่ ากถงึ 80 MHz และการหารความถี่ 80 MHz  รองรบั การจดั การข้อมูลสูงถึง 64 ไบต์ แบบ FIFO(First In First Out) กลมุ่ ขา SDIO : ชพิ หลกั ESP8266 มีคุณสมบตั ิ Secure Digital Input / Output Interface (SDIO) ใช้สาหรบั การเชอื่ มต่อการด์ SD โดยตรง รองรับ SDIO 4-bit 25 MHz v1.1 และ 4-bit 50 MHz SDIO v2.0 กลุ่มขา PWM : วงจรสร้างสัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) 4 ช่องสัญญาณเอาท์พุท PWM สามารถควบคุมด้วยชุดคาส่ังในโปรแกรมและประยุกต์ใช้กับการควบคุมมอเตอร์ดิจิตอลและไฟ LED โดยการกาหนดช่วงความถี่ PWM ซ่ึงสามารถปรับคาบเวลาได้จาก 1,000 μs ถึง 10,000 μs, ช่วงความถ่ี ระหว่าง 100 Hz - 1 kHz กลมุ่ ขา Control : ใช้สาหรบั ควบคุมชพิ หลกั ESP8266 กลมุ่ ขาเหล่าได้แก่ ขา Chip Enable (EN) ขารีเซต็ (RST) และ ขา WAKE  ขา EN – ชพิ ESP8266 จะถูกเปิดอนุญาตใชง้ านเม่อื กาหนดลอจิกเป็น 1 ให้ขา EN หากกาหนดลอจิกเป็น 0 ชพิ จะทางานเปน็ โหมดกนิ กาลังไฟตา่  ขา RST – RST ใช้เพ่ือรเี ซ็ตชิพ ESP8266  ขา WAKE – กาหนดให้ ชพิ ESP8266 กลบั มาทางานใหม่อีกคร้ัง สารทูล เพ็ชรคมขา วทิ ยาลยั เทคนคิ ปตั ตานี

เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ 15 หนว่ ยที่ 2 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E สรุปสาระสาคัญ โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 เป็นแผงวงจรขนาดเล็กท่ีติดตั้งชิพ ระบบคอมพิวเตอร์เบอร์ ESP8266 มีความเป็นเอกลกั ษณ์เฉพาะตัว โดยที่ไม่มีการติดต้งั ชิพความจาหลักหรือชิพความจาโปรแกรมแบบ แฟลชไวใ้ นตัวมัน แต่ใชว้ ิธีการตอ่ แยกไว้ภายนอกแล้วต่อร่วมเข้าด้วยกนั ซง่ึ สามารถให้ขนาดความจุมากกว่า ชิพไมโครคอนโทรลเลอร์รุ่นท่ัวๆไป โดยที่นักพัฒนายังสามารถใช้ความเข้าใจเดิมในการประยุกต์ใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์ ผ้อู อกแบบโมดลู ไดพ้ ฒั นาออกมาให้ได้เลอื กใช้กันหลายรุ่น โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12E เป็นอีกหนึ่งในหลายรุ่นท่ีนักพัฒนานิยมใช้ ของ โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 ในส่วนของวงจรเสริมที่ผนวกมาในตัวชิพ ESP8266 มีท้ังที่เป็นแบบ พื้นฐานท่ัวไปที่คล้ายคลึงกับไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ เช่นวงจรสื่อสารอนุกรม SPI UART I2C ADC PWM เป็นต้น ยังมีจุดเด่นที่ได้ผนวกชุดวงจรสื่อสารเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย(WiFi) ซ่ึงเป็นการเอื้ออานวย ความสะดวกใหก้ บั นกั พัฒนาระบบ IOT(Internet Of Thing) ท่ีเปน็ ความตอ้ งการในปจั จบุ ัน เมื่อนักพัฒนาได้โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 มาแล้วน้ัน จาเป็นจะต้องต่อร่วมกับวงจร อเิ ลก็ ทรอนิกสภ์ ายนอกเพ่มิ เติม ไดแ้ ก่ 1. ชุดวงจรภาคจา่ ยไฟฟา้ กระแสตรง (Power Supply) 2. วงจรรีเซ็ต (Reset) 3. วงจรเปิดการทางาน (Chip enable) 4. กรณีดาวนโ์ หลดชดุ คาส่ังหรือสอื่ สารอนุกรม ผา่ น USB ต้องตอ่ วงจรแปลงเปน็ Serial บอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 เป็นบอร์ดพร้อมใช้สาหรับพัฒนาโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12E ซง่ึ ใช้ชื่อเป็นทางการวา่ NodeMCU DEVKIT V1.0 แตเ่ มื่อจาหนา่ ยในท้องตลาดวา่ จะ มกั เรียกว่า NodeMCU V2 ซง่ึ บอรด์ รุ่นน้ีชว่ ยลดภาระในการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์พืน้ ฐานสาหรบั ใช้งานและ การอัพโหลดชุดคาสั่งไปยังโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 นักพัฒนาสามารถสั่งอัพโหลดชุดคาส่ังที่ เขยี นไปเกบ็ ยงั หนว่ ยความจาโปรแกรมบนโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ไดผ้ ่านขวั้ ต่อสายไมโครยเู อสบี มแี อลอีดี เช่ือมกับขาGPIO16 (ช่ือขาแสดงบอร์ด NodeMCUคือD0) เพ่ือทดสอบลอจิกอย่างง่ายได้ มีปุ่มกดรีเซ็ต(RST) และปุ่มแฟลช(FLASH) สาหรบั ควบคมุ การโปรแกรมไปยังโมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์โดยตรง และมีวงจรรักษา ระดับแรงดันสาหรับจ่ายให้โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12E ผู้พัฒนาสามารถนาบอร์ด NodeMCU ไปเชือ่ มตอ่ วงจรฮารด์ แวร์ประยกุ ต์ใช้ภายนอกเฉพาะงาน (Peripheral circuit) ทอี่ อกแบบไวไ้ ด้ เลย บอร์ด NodeMCU DEVKIT V1.0 มีขาใหต้ อ่ ใช้งาน 30 ขา แบง่ เปน็ 2ดา้ นๆละ15 ขา สามารถแบง่ เป็น กลุ่มขาส่วนหน่ึงท่ีเช่ือมโยงขามาจากโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 รุ่น ESP-12-E และอีกส่วนหนึ่ง เป็นกลุ่มขาจัดการแรงดนั ขารเี ซต็ และขาเปิดการทางาน (Chip enable) และได้ตั้งชอ่ื ขาของบอร์ดเพ่ือให้ง่าย ต่อการรับรขู้ องนกั พัฒนาโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ สารทูล เพ็ชรคมขา วิทยาลยั เทคนิคปัตตานี

เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ 16 หน่วยท่ี 2 โมดลู ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266รนุ่ ESP-12E --} เวบ็ ไซต์ https://easyeda.com/Miraculix200/node-mcu-devkit-v1-0 http://www.lungmaker.comการใชง้ าน-nodemcu-esp8266-กับ-arduino-ide/ https://lastminuteengineers.com/electronics/esp8266-projects/ https://www.nodemcu.com/index_en.html https://components101.com/development-boards/nodemcu-esp8266-pinout- features-and-datasheet https://www.arduinoone.com/index.php?module=knowledge&id=34 https://www.ioxhop.com/article/13/ esp8266-ตอนท่ี-1-รูจ้ ักกบั -esp-และรุ่นท่ีนยิ มใช้งาน สารทูล เพ็ชรคมขา วทิ ยาลยั เทคนิคปตั ตานี